年产1000吨黄原胶发酵工厂的设计

摘要

黄原胶是由甘蓝黑腐黄单胞菌利用碳水化合物产生的一种胞外杂多糖，它具有良好的水溶性、增粘性、假塑性和耐酸碱、耐盐及耐酶解的能力，被广泛应用于食品、石油、印染、纺织等领域。此次毕业设计的题目是年产1000 吨黄原胶发酵工厂设计。为满足生产任务的要求，通过查阅相关的文献书籍，收集黄原胶发酵生产资料，从而设计出经济合理的黄原胶发酵生产路线。随后对工艺流程中所涉及的物料和热量等进行了衡算，同时完成了对主要生产设备和辅助设备的合理选型。另外，绘制出厂区总平面布置图、发酵车间的平面布置图、发酵车间立体布置图、全厂的工艺流程图、发酵罐的结构图和精馏塔的结构图。

关键词：年产1000吨黄原胶；发酵；工厂设计

Abstract

Xanthan gum is an anionic extracellular heteropolysaccharide produced by the bacterium Xanthomonas campestris XUB-11.It has good water solubility and viscosity, plasticity and increasing resistance to acid and alkali, salt and enzyme-resistant ability.Xanthan gum is widely used in petroleum, printing and dyeing, food, textile and other fields.The topic of this graduation project is an annual output of 1000 tons of xanthan gum fermentation plant design. To meet the requirements of production task, by reviewing some relevant articles and books, collecting the fermentation production of xanthan gum, thus scheme out the economic rationality of xanthan gum fermentation route. Subsequently to compute material and heat balance involved in the technological process ,and complete a reasonable selection of main production equipment and auxiliary equipment. In addition, draw the layout of the factory, chief fermentation workshop, floor plan, three-dimensional layout of the fermentation plant, whole plant process flow diagram, structure diagram of the fermentation tanks and distillation column chart.

Keywords:an annual output of 1000 tons of xanthan gum; fermentation; plant design

目录

摘要.......................................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................................... II 第一章绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 黄原胶的结构特性 (1)

1.3 黄原胶的物化性质 (2)

1.4 黄原胶的生产制备 (4)

1.4.1菌种 (4)

1.4.2培养基 (4)

1.4.3发酵工艺 (5)

1.4.4提取工艺 (7)

1.5 黄原胶的应用 (9)

1.6 国内外黄原胶的发展研究现状及生产消费状况 (10)

第二章工艺计算 (12)

2.1 物料衡算 (12)

2.1.1总物料衡算 (12)

2.1.2发酵物料衡算 (13)

2.1.3酒精沉淀分离物料衡算： (14)

2.1.4干燥和破碎物料衡算 (15)

2.1.5酒精回收车间物料衡算 (15)

2.2 热量衡算 (16)

2.2.1发酵车间热量衡算 (17)

2.2.2干燥过程热量衡算 (19)

2.2.3回收过程热量衡算 (19)

2.3 发酵车间无菌空气耗量的计算 (20)

2.3.1发酵罐的个数确定 (20)

2.3.2发酵无菌空气耗量 (21)

2.3.3种子培养等其他无菌空气耗量 (21)

2.3.4发酵车间高峰无菌空气消耗量 (21)

2.3.5发酵车间无菌空气年耗量 (21)

2.3.6发酵车间无菌空气单耗 (22)

第三章设备的工艺设计及设备选型 (23)

3.1 概述 (23)

3.1.1设备工艺设计及选型的意义 (23)

3.1.2设备工艺设计及选型的原则 (23)

3.1.3设备工艺设计及设备选型的依据 (23)

3.2 发酵车间 (24)

3.2.1发酵罐的选型 (24)

3.2.2生产能力、数量和容积的的确定 (24)

3.2.3发酵罐个数的确定 (25)

3.2.4主要尺寸的计算 (25)

3.2.5冷却面积的计算 (25)

3.2.6搅拌器设计 (26)

3.2.7搅拌轴功率的计算 (27)

3.3 酒精回收车间 (29)

3.3.1塔板数的确定 (29)

3.3.2塔径的计算 (31)

3.4 换热器的计算 (32)

3.4.1冷却面积的计算 (32)

3.4.2最高热负荷下的耗水量 (33)

3.4.3冷却管组数和管径 (34)

3.4.4冷却管总长度计算 (34)

3.5 设备材料的选择 (35)

3.5.1发酵罐壁厚的计算 (36)

3.5.2种子罐 (38)

3.6 空气分过滤器 (46)

3.6.1种子罐分过滤器 (46)

3.6.2发酵罐分过滤器 (47)

3.7 板框过滤设备计算 (48)

3.8 流化床干燥器的计算 (49)

3.8.1临界流化速度 (49)

3.8.2操作流化速度 (50)

3.8.3流化床几何尺寸 (51)

3.8.4物料在干燥器内停留时间 (52)

第四章厂址选择及车间布置设计 (54)

4.1厂址选择 (54)

4.1.1厂址选择的一般性原则 (54)

4.1.2从投资和经济效益方面考虑厂址选择 (54)

4.1.3厂址的选择依据 (54)

4.2 总平面布置设计 (55)

4.2.1工厂总平面布置设计原则 (55)

4.3车间布置 (56)

4.3.1车间布置的基本原则和要求 (56)

4.3.2年产1000吨黄原胶工厂的车间布置 (57)

第五章发酵工厂配套工程 (58)

5.1 黄原胶发酵有机废水的处理 (58)

5.2 黄原胶发酵废气的处理 (58)

5.3 黄原胶发酵废渣的处理 (59)

5.4 黄原胶发酵工厂供电系统 (59)

5.5 黄原胶发酵工厂给排水工程 (59)

第六章设计结果及总结 (60)

参考文献 (62)

致谢 (64)

附录 (64)

第一章 绪论

1.1 引言

许多微生物都分泌胞外多糖,它们或附着在细胞表面,或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中,这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。这些分泌的多糖结构各异,其中一些有着优良的理化性质, 已为人类广泛应用。对于仍不为人类所知的绝大多数多糖,人们试图通过相关的多糖结构间的相互比较,推断出构效关系,从而人为地主动修饰、构造多糖,以满足应用的需要。其中,黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种[1]。

1.2 黄原胶的结构特性

黄原胶(Xanthan gum )是由黄单胞菌(Xanthomonas campestris )利用碳水化合物产生的一种胞外多糖，具有良好的水溶性、增粘性、假塑性和耐酸碱、耐盐及耐酶解的能力，广泛应用于食品、石油、印染、纺织等领域[2]。黄原胶由五糖单位重复构成,如图1-1,主链与纤维素相同,即由以4 1,-β糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖→葡萄糖→甘露糖。与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在D 76102~102??之间。黄原胶除拥有规则的一级结构外,还拥有二级结构,经X -射线衍射和电子显微镜测定,黄原胶分子间靠氢键作用而形成规则的螺旋结构，双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构,这是黄原胶的三级结构,它在水溶液中以液晶形式存在[3]。

侧链上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群赋予了黄原胶负电荷。带负电荷的侧链之间以及侧链与聚合物骨架之间的相互作用决定了黄原胶溶液的优良性质。在低离子强度或高温溶液中,由于带负电荷侧链间彼此相互排斥作用,黄原胶链形成一种盘旋结构。然而即使电解质浓度的少量增加也会减少侧链间的静电排斥,使得侧链和氢键盘绕在聚合物骨架上,聚合物链伸展成为相对僵硬的螺旋状杆。随着电解质浓度的增加,这种杆状结构在高温和高浓度状态下也能稳定存在。在离子强度高于mol/L 0.15时,此结构可维持至℃100而不受影响。一般水溶性聚合物骨架被化学药品或酶攻击、切断后,会丧失其增稠能力。而在黄原胶溶液中,聚合物骨架周围缠绕的侧链可使其免于被攻击,所以黄原胶对化学药品和酶攻击的

降解具有良好的抵抗性[3]。

图1-1黄原胶的结构示意图

1.3 黄原胶的物化性质

黄原胶是一种类白色或浅黄色的粉末,是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体,性能较为优越的生物胶[4]。分子侧链末端含有丙酮酸基团的多少,对其性能有很大影响[5]。黄原胶具有长链高分子的一般性能,但它比一般高分子含有更多的官能团,在特定条件下会显示独特性能。它在水溶液中呈多聚阴离子且构象是多样的不同条件下表现出不同的特性,具有独特的理化性质。

(1)悬浮性和乳化性

黄原胶具有显著性的增加体系黏度和形成弱凝胶结构的特点而经常被用于食品或其他产品,以提高O/W 乳状液的稳定。但麻建国[6]的研究发现,只有黄原胶的添加量达到一定量后,才能得到预定的稳定作用。在黄原胶质量分数小于0.001%时,试验体系的稳定性变化不大;质量分数在0.02%

0.01%时样品底部富水层出现,但体系无明显分层;质量分数大

~

于0.02%时,乳状液很快分层。只有当质量分数超过0.25%时,黄原胶才能起到提高体系稳定性的作用。

(2)水溶性和增稠性

黄原胶在水中能快速溶解,水溶性很好,在冷水中也能溶解,可省去繁杂的加热过程, 使用方便。吉武科等[7]在25℃下,用NDJ-1型旋转黏度计6 r/min时测得质量分数0.1%、0.2%、0.3%、0.7%、0.9%的黄原胶黏度分别为s

1300?、s

mPa

mPa

5400?

m Pa

480?、s

m Pa

100?、s

和s

8600?。从测试结果看出,黏度随浓度的递减而不成比例地降低,且质量分数0.3%是mPa

高低黏度的分界点。质量分数为0.1%的黄原胶黏度为s

100?左右,而许多其他胶类在质

m Pa

量分数为0.1%时,黏度几乎为零。由此可见,黄原胶具有低浓度高黏度的特性。在相同的浓度,相同的温度条件下,黄原胶水溶液的粘度是瓜尔豆胶的1.7倍,海藻酸钠溶胶浓度的5

3

~倍。

(3)假塑性

黄原胶溶液是一种很典型的假塑性流体。黄原胶的水溶液在受到剪切作用时,黏度急剧下降,且剪切速度越高,黏度下降越快,如6 r/min时质量分数0.3%的黄原胶黏度为

m Pa

400?,还不到原来的1/3。当剪切力消除时,则立即mPa

s

1300?,而60 r/min时黏度仅为s

恢复原有的黏度。剪切力和黏度的关系是完全可塑的[8]。当黄原胶与纳米微晶纤维素复配时,能在水中形成高强度的全天然生物胶, 其触变性变得更强[9]。

(4)热稳定性

在℃

100

0的温度范围内,黄原胶溶胶的粘度基本不发生变化。据报道,1%的黄原胶溶~

液在℃

180的温度下处理4 min,黄原胶的粘度仍能保持其原始粘度的80%。加热到120℃，粘度仅下降3%。所以,黄原胶在饮料加工过程中,采用121℃的高温杀菌基本不会降低其粘度[10]。

(5)对酸、碱、盐稳定性

黄原胶溶液对酸、碱十分稳定,在酸性和碱性条件下都可使用,在12

2

pH=黏度几乎

~

保持不变。虽然当pH值等于或大于9时,黄原胶会逐渐脱去乙酰基,在pH值小于3时丙酮酸基也会失去,但无论是去乙酰基或是丙酮酸基对黄原胶溶液的黏度影响都很小[11]，即黄原胶溶液在12

pH=黏度较稳定,所以对于含高浓度酸或碱的混合物,黄原胶是一个很好的选2

~

择。

在多种盐存在时,黄原胶具有良好的相容性和稳定性。它可在质量分数为10%KCl、10%CaCl2、5% Na2CO3溶液中长期存放(25℃、90 d),黏度几乎保持不变[5]。相反,一定量的铝盐还可以显著提高其黏度。

(6)对大多数酶的稳定性

黄原胶同大多数酶类[12](蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和半纤维素酶)作用是均表现出良好的稳定性,可以说它具有高度的生物稳定性。据报道[13]由曲霉属微生物产生的纤维素酶可在1、2或3位的糖基上水解黄原胶;芽孢杆菌产生的黄原胶裂解酶可特异性地作用于甘露糖-丙酮酸支链。除此之外, 在很高的温度条件下(℃

45)和没有离子存在的条件下,黄

~

55

原胶分子处于无序状态下,纤维素酶在这样的条件下才能降解黄原胶。

(7)与增稠剂的协同增效性

黄原胶与大多数天然人工合成的增稠稳定剂都有良好的配伍和交互作用。例如,与

β环状糊精、明胶、洋芋粉、罗望子胶、卡拉胶、瓜CMC、海藻酸钠、琼脂、魔芋胶、-

尔豆胶、变性淀粉或改良淀粉等食品胶具有良好协同的增效作用,使粘度大大提高[10]。

1.4 黄原胶的生产制备

1.4.1 菌种

黄原胶发酵的菌种一般采用野油菜黄单胞菌(亦名甘蓝黑腐病黄单胞菌),此外,菜豆黄单胞菌(X.phaseoli)、锦葵黄单胞菌(X.malvacearum)和胡萝卜黄单胞菌(X.carotae) 亦可作为发酵菌种。

黄原胶由甘蓝黑腐野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料, 经好氧发酵生物工程技术产生的。1952年由美国农业部伊利诺斯州皮奥里尔北部研究所[14]分离得到的甘蓝黑腐病黄单胞菌,并使甘蓝提取物转化为水溶性的酸性胞外杂多糖而得到。70年代国外开发成功了较成熟的黄原胶生产工艺，目前美、英、法、日、德等国均大量生产黄原胶, 形成了50余种产品规格。国内对黄原胶的研究始于1979年,中科院微生物所和南开大学[15]在4 m3 的发酵罐中采用玉米淀粉作原料得到了黄原胶,目前已有十几家企业生产黄原胶。已发现甘蓝黑腐病黄单胞菌,锦葵黄单胞菌,胡萝卜黄单胞菌,木薯萎矮病黄单胞菌等菌种均能产生黄原胶,但目前仍多以甘蓝黑腐病黄单胞菌及其变异株为产生菌。Sutherland[16]认为,筛选细胞壁合成缺陷等菌株可能获得黄原胶高产菌,高产菌需冷冻干燥或无营养液保存。

1.4.2 培养基

黄单胞杆菌发酵法生产黄原胶常用的培养基[17]是:以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+ 等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸、延胡素酸等。

江伯英[18]用野油菜黄单胞菌接种在4%的淀粉培养基中,15 h后能使淀粉完全液化,发酵48h能产生L

23黄原胶。鉴于采用淀粉为底物的黄原胶发酵液在用低级醇提取时~

g/

29

会发生剩余淀粉和黄原胶同时沉淀的现象,影响产品的质量,刘秀芳等[17]从萝卜的黑色病斑中分离出了一种L4菌株,其最佳的碳源是蔗糖、黄原胶产量21.23g/ L、发酵液粘度高达6.547?;在最佳的发酵条件下,黄原胶产量可达28 g/L以上、发酵液粘度高达

Pa

s

14?[19]。王修垣等[20]在2t中试罐上研究了L4菌株的发酵工艺,将L4菌种经培养后按~

16

Pa

s

5%的接种量转入2t发酵罐,装料113t,搅拌转速为180r/ min,发酵72h,所得发酵液的粘度在s

12?,底物的平均转化率是62.45%。后来[21]在20t的工业罐中,以

Pa

8?以上、最高达s

Pa

蔗糖为底物,装料 t

15

~

7?,多糖对底

5

9.

Pa

~

10,搅拌转速为160r/min,发酵液的粘度为s

物的平均转化率是61.6%。刁虎欣等[22,23]考察了影响野油菜黄单胞菌的发酵因素,发现碳源和无机盐是影响黄原胶分子质量大小的最显著因素,最佳的碳源是蔗糖和玉米淀粉的混合物,最佳的无机盐是轻质碳酸钙,它可作为缓冲剂, 调节发酵过程的pH,其解离出的Ca2+可作为聚合酶的促进因子,提高聚合酶的活性,提高黄原胶的聚合度和分子质量。丙酮酸含量是黄原胶产品的一项重要的指标,碳源、氮源和摇瓶振荡速度是影响黄原胶丙酮酸含量的极显著因素。李卫旗等[24]将甘蓝黑腐病黄单胞菌XC-82.5进行了改良,获得了诱变株R5,用蔗糖作碳源时黄原胶的产量是31.35g/L、发酵液粘度是s

21?, 发酵周期可缩短至64h,

Pa

最佳的无机盐是碳酸钙,用菜油取代PPE作为消泡剂可使摇瓶染菌率从90%降为8%。

1.4.3 发酵工艺

国内生产黄原胶常用的工艺流程与国外相同,但发酵罐为标准型通用反应器,通常后处理采用的是乙醇沉淀方法;生产工艺为:菌种→摇瓶→发酵罐→发酵液→热压式真空→脱水喷雾→干燥→成品包装。国外采用的生产工艺为: 菌种→摇瓶→种子罐→发酵罐→发酵液→后处理→烘干→粉碎→成品包装;发酵罐为专用搅拌式反应器,目前也逐步改为气升式发酵罐,以减少能耗,后处理采用的是物理脱水与化学沉淀相结合的办法。

由于采用菌体发酵时存在发酵后期因高粘而造成供氧不足的困难,许喜林等[25]研究了采用两步法发酵合成黄原胶的方法,第1步是利用黄单胞菌发酵,采用了较小量的碳源及低的碳氮比,终止时间控制在25h,此时可获得较大的生物量及胞外酶,而不生成黄原胶,以有利于胞外酶的分泌和菌体的分离;第2步胞外酶发酵采用了无氮培养条件,且因发酵液中不含菌体省去了稀释和分离菌体的工序,可降低生产成本,黄原胶的产率高于单纯菌体发酵。

Pinches等[26]以第2代大菌落NRRL BL1459 S4-L Ⅱ为菌种,培养基中除了碳源、氮源外,还加入了许多盐类(磷酸二氢钾、硫酸钾、硫酸镁、氯化钙、柠檬酸、氯化铁)和微量元素(如硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰、钼酸钠、碘化钾、硼酸),以更有利于黄原胶的产量和质量;分别以L-谷氨酸、蛋白胨为氮源,发现L-谷氨酸作氮源时发酵后期容易出现供氧不足、氮源耗尽的问题,而蛋白胨作氮源时不会出现这种现象;此外还发现一般情况下黄原胶的发酵过程由氮源控制。Peters等[27]将NRRL BL1459 S4-L Ⅱ经培养后、接种发酵合成黄原胶,

培养基中也加入了多种盐类和微量元素,发酵过程中靠自动滴加4%的盐酸或10%的氢氧化钠来保持pH=7.0。Suh等[28]研究发现,采用葡萄糖作碳源,氯化铵作氮源(加入量分别是50 g/L和2g/L)、其它条件同Peters等[27]时,发酵过程由氮源控制。

可以看出,国内的研究集中在菌种和发酵方法上,而国外则对影响黄原胶产量、质量和效益的氮源、盐类、微量元素等因素作了大量的研究,优化了生产工艺、提高了产品质量。

黄原胶发酵工艺多为间歇式,1972年Silan等[29]研究了连续发酵工艺, 发现黄原胶的得率是稀释速率的函数,当稀释速率是0.15h-1时,黄原胶的最高得率是0.84g/h/kg,葡萄糖的转化率由间歇发酵时的60%提高到连续发酵时的80%以上。

赵大健等[30]在0.2 m3的2级种子培养罐和1.2 m3的中试发酵罐中,采用两层6直叶圆盘涡轮搅拌,4块标准挡板,单管通气。可通过加大搅拌桨直径和搅拌转速,来提高溶氧速度。Galindo等[31]研究表明,在低浓度和中等浓度的黄原胶液中,通气时的搅拌功耗下降较小,气含率较高,而在高浓度的黄原胶液(0.35g/L) 中,通气功耗下降很多、且有严重的不稳定现象。

Zhao等[2]在中试规模的黄原胶发酵罐中,用大直径的rushton桨取代小桨,结合转速的控制,使功耗及发酵周期大幅度下降,传热系数增加一倍以上。Pinches等[26]在发酵罐中采用3层6直叶圆盘涡轮搅拌,用NRRL BL1459 S4-L Ⅱ为菌种的黄原胶发酵中对生物量、黄原胶浓度、葡萄糖浓度和溶氧浓度分别建立了数学模型, 并进行了发酵过程模拟。

Peters等[27]在发酵罐中采用3层intermig桨搅拌,当通入空气时由于发酵后期发酵液粘度很大,若转速低于6.67 s-1会发生供氧不足的现象,降低了黄原胶的产量和分子量;若保持总气量不变、通入部分纯氧,则供氧能力明显增加,黄原胶的浓度也增加(即使转速很低),因此供氧量(尤其发酵后期)是影响黄原胶产量和质量的重要因素,可从工艺和工程两方面克服供氧不足的问题。此外电镜分析发现在罐中发酵情况与摇瓶发酵不完全相同,带搅拌的罐中发酵时菌体表面不存在粘液层。Nienow等[32]在19 m3的发酵罐中分别采用4层直叶圆盘涡轮、4层Ecato公司的prochem maxflo Ts型搅拌桨或3层A315桨进行搅拌,发现采用直叶圆盘涡轮时混合最差,通气后搅拌效率最低。Kawase等[33]研究了搅拌釜内黄原胶发酵液中混合时间,发现由于粘度的增加使混合时间增加很大,且气体分散也影响了液相混合,并提出了混合时间的模型。

此外,Pons等[34]在鼓泡塔中研究了黄原胶的发酵过程及模型化问题,发现同样功耗时鼓泡塔中氧的混合和传递情况比搅拌釜中好得多;采用Pinches等[26]的微分方程数学模型,对发酵过程进行了模拟,与实验结果吻合较好。Suh等[28]研究了鼓泡塔和气升式反应器中黄

原胶的发酵过程,发现气升式反应器中氧传递速率满足不了菌体生长的要求,导致黄原胶的生产速率较低,发酵周期很长。由于黄原胶发酵后期粘度很大,加上发酵液是有屈服应力的假塑性流体,使发酵罐中溶氧、混合和传递很困难,需要很高的能耗,而对鼓泡塔的研究发现,同一横截面上可达瞬间混合均匀,因此利用鼓泡塔进行黄原胶发酵有很大的优势。他们利用发酵罐中黄原胶发酵的数学模型对发酵过程进行了模拟,结果与实验值吻合较好。

1.4.4 提取工艺

(1)硅藻土过滤- 超滤- 醇析提取黄原胶法

硅藻土过滤是一种较好的黄原胶发酵液预处理方法,将黄原胶发酵液等倍稀释,硅藻土用量为初始黄原胶发酵液的1%。此时黄原胶收率为98%;超滤浓缩优化工艺条件为:采用UFM-4超滤膜,进料流量Q=100L/h(膜面流速2.46m/s),操作压力0.2MPa,黄原胶浓缩液终浓度60 g/L左右;醇析最佳工艺条件为:采用95%的工业乙醇作为醇析溶剂,pH=5.5,95%工业乙醇用量为黄原胶超滤浓缩液体积的1.2倍。

(2)酶处理法

成本较高;化学试剂易导致pH值的变化,从而降低产品中的丙酮酸含量。

(3)巴氏灭菌法

此法由于温度较高,可提高黄原胶的溶解度,并在一定程度上降低了溶液的粘度,利于随后的离心或过滤。但要注意温度不能过高,使其发生降解,一般维持在80～130℃,加热10～20min,pH值控制在6.3～6.9,过滤前需要稀释,稀释剂一般为水、酒精或含低浓度盐的酒精。

(4)黄原胶沉淀分离的工艺

沉淀黄原胶的方法有加盐、加入可溶于水的有机溶剂(如乙醇、异丙基乙醇)等,或将这两种方法综合运用。加入有机溶剂不仅可降低溶液粘度和增加黄原胶的溶解度,还可洗脱杂质(如盐、细胞、有色组分等),但单独加入有机溶剂量太大,成本太高。加入盐离子可降低黄原胶的极性从而降低其水溶性,且加入盐的离子强度越高效果越明显,如Ca2+, Al3+等,加入Na+则不会引起沉淀,因而,加入含低盐浓度的有机试剂是目前较为通用的方法。

具体的提取工艺与产品的应用范围有关,如用于采油,则需除去微粒(如细胞体)以免阻塞孔道;食品级的黄原胶则需脱除所有的菌体和杂质,如应用于纺织业等则要求相对宽松的多。

根据所需黄原胶的等级不同,干燥方法也有所差别。生产食品级黄原胶通常采用沸腾干燥法和滚筒干燥法,成本较高;生产工业级黄原胶则可直接使用喷雾干燥法。由于干燥过

程中无需预处理发酵液、不除菌体，所得产品杂质含量较多，生产成本也大大降低。此外，真空干燥法也是获得黄原胶成品的重要方法之一，该方法简单易行，在干燥过程中科选择性出去菌体等杂质，因此被广泛用于生产各种等级的黄原胶成品。

综上所述，黄原胶的生产分为发酵和提取两步，目前国内外工业化生产工艺主要采用的是间歇式生产，实际过程为种子发酵、种子扩大和发酵。工艺流程为：黄原胶发酵液经调节pH至6.3～6.9、加热至80℃～130℃、稀释等预处理后进行固液分离，主要方法有过滤、超滤、离心分离等，然后进行初步纯化（提取），方法同固液分离，再进行高度纯化（精制），主要方法包括溶解、超滤、沉淀、离心分离等，最后干燥制成粉末状成品。发酵设备主要有改进型机械搅拌发酵反应器、气提环流发酵反应器、外循环机械搅拌发酵反应器和静态混合式发酵反应器等。黄原胶生产的工艺流程图如图1-3所示[1]：

图1-3黄原胶生产工艺流程图

我国生产黄原胶的厂家及生产规模情况如表1-1所示

表1-1我国黄原胶生产厂家及生产规模情况表

生产厂家生产规模（t/a）生产方法产品等级技术来源

江苏金湖黄原胶厂80酒精法食品级南开大学烟台味精厂50酒精法食品级山东食品发酵研究所

农科院土肥所

河北新河生物化学厂300调pH沉淀法食品级/工业

级

江西味精厂200调pH沉淀法工业级农科院土肥所

上海化工研究院20微滤超滤食品级上海农药所

1.5黄原胶的应用

(1)黄原胶在食品工业中的应用

黄原胶作为乳化剂、悬浮剂和增稠剂等在食品工业中得到广泛的应用。食品中添加的黄原胶含量通常为0.01%～0.8%左右。黄原胶可延长果肉饮料的悬浮时间、增加稳定性；增加肉制品的持水性，使肉组织滑嫩，弹性好，耐储存；便于罐头的泵送和灌装；使啤酒产泡丰富；提高牛奶的稳定性，提高奶油保形力；增大蛋糕体积，改善蛋糕结构，延长货架寿命；提高糖果盒蜜饯的温度稳定性，易于产品的加工制作；改善菜点的口感、组织状况、光泽度等。此外，黄原胶还用于面包、饼干、沙拉调汁、冷冻食品、低热量食品、果冻、巧克力等。

(2)黄原胶在日用化学工业中的应用

黄原胶在牙膏中可改良牙膏的延展成条性，使其均匀稳定，易于从管中挤出和泵送分装；在防晒类护肤品中可使皮肤免受紫外线的伤害；在美白和护肤类化妆品中可以作为增稠剂；在眼影中可延长其保质期，并使其具有流体结构；在香波中可改良其流动性质等。

(3)黄原胶在石油行业中的应用

黄原胶可提高钻井液的黏度，使其具有良好的悬浮性，可防止井室坍塌造成的危险；由于黄原胶的流变性，处于钻头周围的钻井液表现的黏度极低，有利于节省动力，降低能耗，节约成本并延长钻头寿命；黄原胶作为油田躯替剂，可以减少死油区，提高石油采收率；由于黄原胶的抗盐性和耐高温性，在特殊区域的钻井作业中作为增稠剂使用，如海洋、海滩等，也可节约成本。此外，黄原胶在三次采油中作为流变控制液使用可显著提高采油率。目前国外30%～40%的黄原胶用于钻井泥浆和三次采油。

(4)黄原胶在医药行业中的应用

黄原胶在医药行业中的应用热点是作为载体缓释片剂。研究发现，以黄原胶为载体制备的扑热息痛和盐酸甲氧普胺缓释片剂等药品具有良好的缓释效果。此外，黄原胶还用于滴眼液助剂和软膏类药品助剂，可以提高药物的利用率，并提高使患者使用时的舒适感。

(5)黄原胶在其他方面的应用

黄原胶在纺织印染工业中可用作增稠剂、上胶剂、分散剂、上光剂等，印染色彩均匀、鲜艳；利用黄原胶的流变特性，可用于喷涂式涂料中，有着很好的防流挂效应，此外还可用于防火涂料、陶瓷釉料和热敏表面硅质涂料等；利用黄原胶的耐热性和低浓度高黏度的性质，可用于凝胶型抗溶泡沫灭火剂的生产；利用黄原胶的悬浮性和稳定性，可用于化肥和农药中；黄原胶还可用于胶体炸药、胶粘剂、照相、烟草、地矿、油墨、造纸、除锈剂、工业擦亮剂、湿法冶金的增稠剂、陶瓷生产中的釉浆悬浮剂和黏结剂等。

1.6 国内外黄原胶的发展研究现状及生产消费状况

目前，黄原胶的主要生产国家有美国、法国、日本、英国、奥地利和中国等，已经开发的还有加拿大、意大利、德国、挪威、澳大利亚、巴西、荷兰、韩国、罗马尼亚等国家，主要的生产企业还集中在国外。我国黄原胶的研究和生产起步较晚，上世纪60年代末才开始对黄原胶生产进行研究。经过南开大学、中国科学院微生物研究所等科研单位对黄原胶研究开发的相继开展，我国成功于1979年由南开大学生物系首次分离出一批黄原胶菌株，并提纯鉴定了这种酸性多糖，随后进行了逐级发酵的研究。1985年，南开大学在前面工作的基础上，开始研究食品级黄原胶。1986年，山东食品发酵工业研究设计院与烟台味精厂合作，第一次在我国工业化生产工业级黄原胶，后南开大学与江苏金湖黄原胶厂合作，第一次在我国工业化生产食品级黄原胶。但由于技术不成熟，这几家工厂的生产都以失败告终，最大的工艺问题就在于发酵设备和后提取上。后来化工部上海化工研究院运用上海农药研究所提供的菌种与本院后处理技术相结合，成功地开发了非醇提取黄原胶的生产工艺，大大降低了成本。2000年10月，张孝宽等人又成功地研发了具有现代国际先进水平的黄原胶第二代技术工程，标志着我国黄原胶生产水平达到了一个新的层次。

黄原胶自从实现工业化生产以来，年产量约以8%的速度逐年增加，但黄原胶的消费量增加速度却更快，据估计，增幅约每年10%的增长，导致黄原胶价格不断攀升。目前，我国工业级黄原胶报价在2.5万元/吨左右，食品级黄原胶的报价更高，按质量不同在5～9万元/吨之间。黄原胶消费量的增加主要是由于其应用的领域被不断发掘，在黄原胶生产

的开始阶段，主要用于石油工业。随着黄原胶在食品工业中的优异性逐渐显示，食品用黄原胶量大幅度增加。美国作为黄原胶的最大生产国和消费国，其70%用于食品。而在我国，食品用黄原胶量占45%，石油工业用黄原胶量占40%，农药、饲料、环保、日化等行业总共用量占15%。

从国外黄原胶行业的发展趋势和国内黄原胶的研究现状来看,要提高我国的黄原胶生产工艺水平,需要加强对下列课题的研究:(1)开发适合高粘非牛顿系的新型高效的机械搅拌式发酵反应器,提高生产强度和产品质量;(2)开发新型的分离提取方法,降低分离提取的能耗和成本;(3)开展黄原胶发酵动力学的研究,建立发酵过程的数学模型,对生产过程和产品质量进行自动控制;(4)增加黄原胶产品的规格,研究黄原胶的使用方法;(5)通过对黄原胶进行化学改性等方法,进一步拓展黄原胶产品的市场。

第二章 工艺计算

2.1物料衡算

本设计主要技术指标如表2-1所示：

表2-1 主要技术指标表

指标名称

单位 指标数 生产规模

t /a 1000(黄原胶) 年生产天数

d 300 产品质量

得率98% 发酵周期

h 72 发酵初糖

kg /m 3 40 发酵得率

% 75 分离得率

% 99 接种量 % 5

2.1.1总物料衡算

生产900t /a 所需淀粉质量为：)(1375%75%99%9810001t G =??=

总共所需蔗糖量为：)(78.2540

1375%51540%5151t G =??=?? 总共所需蛋白胨的量为：)(594.840

1375%5540%551t G =??=?? 总共所需酵母膏为：)(438.340

1357%5240%521t G =??=?? 总共所需玉米浆为：)(5.96240

137********t G =?=? 总共所需谷氨酸钠为：()())(3.108401375%51340%5131t G =?+?=?+? 总共所需KH 2PO 4的量为：()())(9.360401375%5140%511t G =?+=?+ 总共所需Nacl 的量为：()())(9.36040

1375%5140%511t G =?+=?+

综上所述，年产1000t 黄原胶发酵工厂的总物料衡算如表2-2所示：

表2-2 1000t /a 黄原胶发酵工厂的总物料衡算表

物料名称

每年物料量 每日物料量（300天） 淀粉(t )

1375 4.583 蔗糖(t )

25.78 0.08593 蛋白胨(t )

8.594 0.02865 酵母膏(t )

3.438 0.01146 玉米浆(t )

962.5 3.208 谷氨酸钠(t )

108.3 0.361 KH 2PO 4(t )

36.09 0.1203 Nacl (t ) 36.09 0.1203

2.1.2发酵物料衡算

年产1000t 黄原胶的发酵物料衡算：（按天算）

每天实际黄原胶量：)(436.3300

%99%9810002t G =??=

每天实际发酵液体积：)(5.11403.0436.303.0'32m G V === 设发酵罐装料系数为80%，则

发酵罐体积为：)(125.143%

805.114%803'm V V === 查通用式发酵罐系数表可取公称体积为150m 3的发酵罐。

种子培养物料衡算如表2-3所示，发酵物料衡如表2-4所示：

表2-3 种子培养物料衡算表

物料名称

每年物料量 每日物料量（300天） 蔗糖(t )

25.78 0.08593 谷氨酸钠(t )

5.156 0.01719 蛋白胨(t )

8.593 0.02864 酵母膏(t )

3.437 0.01146 KH 2PO 4 (t )

1.719 0.00573 Nacl (t ) 1.719

0.00573

表2-4 发酵物料衡算表

物料名称

每年物料量 每日物料量（300天） 谷氨酸钠(t )

103.1 0.3377 玉米浆(t )

962.5 3.208 KH 2PO 4 (t )

34.37 0.1146 Nacl (t ) 34.37 0.1146 2.1.3酒精沉淀分离物料衡算：

酒精用量为：34585.1144'4m V =?=，查得95%酒精密度为3/804m kg 对沉淀过程进行初步估算：

沉淀分离后，酒精浓度为：%76%1005

495.0=??=估C 根据ρ??=??V C V 5804'4%95

得：ρ

ρ04.6115804495.0=???=C 即)/(04.6113m kg C =ρ

酒精浓度与密度的关系如表2-5所示：

表2-5 酒精浓度与密度关系表

质量分数%（200C ）

相对密度 67.83

0.87277 68.94

0.87015 70.06

0.86749 71.19

0.86480 72.33 0.86207

试差得70.68%=C 时酒精密度为3864.46kg/m ,代入3/04.611m kg C =ρ中验算有恰好符合。故沉淀分离后的酒精浓度为70.68%=C 。

2.1.4干燥和破碎物料衡算

黄原胶适于用流化床干燥，黄原胶干基湿含率20% 所以干燥过程中酒精蒸发量为：

())/(6803.0%

983000%201000d t =?-? 沉淀及干燥物料衡算如表2-6所示：

表2-6 沉淀及干燥物料衡算表

酒精用量（m 3）

过滤后酒精浓度 酒精蒸发量（t ） 458 70.68% 0.6803 2.1.5酒精回收车间物料衡算

每天的滤液质量为： ()d kg m /73.478650%983002.11000100010005.1148045.1144=???-

?+??=

查表知70.68%的酒精溶液，乙醇摩尔分数为48%。 即：48.0=F X

∴水的摩尔分数52.012=-=F X X

∴)/(44.31)/(44.311852.04648.0kmol kg mol g M ==?+?= 所以精馏时 )/(35.634)/(25.1522444

.3137.478650h kmol d kmol M m F ==== 馏出液为95%的酒精，乙醇的摩尔分数为：88.0=D X 釜液为0.01%的酒精，乙醇的摩尔分数为：00004.0=W X 对全塔进行物料衡算有：

W D F +=

W D F WX DX FX +=

代入数据得：

)/(346h kmol D =

)/(35.288h kmol W =

酒精回收率 %99.99%10048

.035.63488.0346%100=???=?F D FX DX 回收过程物料衡算如表2-7所示，

表2-7 回收过程物料衡算表

进料液（kmol/h ） 馏出液（kmol/h ） 釜液（kmol/h ） 流量

634.35 346 288.35 组成

（乙醇摩尔数） 0.48 0.88 0.00004

液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计

液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计

年产5000吨食醋设计说明书1 设计任务书 设计项目：液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计 设计规模：33.34吨 生产工艺：液态深层发酵 工作制度：全年工作发酵日300天，三班作业，连续生产 主要原料：玉米 辅助原料：谷糠，麸皮 成品：4度酿造米醋 理化指标：总酸（以乙酸计）：g/100ml≥3.50 不挥发酸（以乳酸计）：无 可溶性无盐固形物：g/100ml≥0.50 微生物指标：菌落总数：（个/ml）≤10000 大肠菌群：（MPN/100ml）≤3 致病菌（系指肠道治病菌）；不得检出 产品相关标准：要符合GB2719-1996《米醋卫生标准》，GB18187-2000《酿 造米醋》，ZBX66004-86《米醋质量标准》 感官指标：具有正常的米醋色泽，气味和滋味，不涩，无其他不良气味和 异味，无悬浮物，不浑浊，无沉淀，无异物，无醋鳗，醋 虱。 2 产品方案 2.1 生产规模 醋厂年产量为5000t，厂设计采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产。一体化经营，完全采用现代化企业管理模式 将逐渐形成规模。 2.2主要原料的规格 粮食：应符合GB2715的规定 酿造用水：应符合GB5749的规定 食用盐：应符合GB5461的规定 食用酒精：应符合GB10343的规定 糖类：应符合相应国家标准或行业标准规定 食品添加剂：应选用GB2760中允许使用的添加剂，还应符合 相应的食品添加剂的产品标准 2.3 工期设定 生产品种为4度酿造米醋，年产量5000t，采用瓶装生产，设

计日产 量为16.7t 2.4 产品质量及标准 GB/T601-1988 化学试剂滴定分析（容量分析）用标准溶液的 制备 GB2715-1981 粮食卫生标准 GB2719-1996 米醋卫生标准 GB2760-1996 食品添加剂使用卫生标准 GB4789.22-1994 食品卫生微生物检验调味品检验 GB/T5009.41-1996食品卫生标准分析方法 GB5461—2000 食用盐 GB5749—1985 生活饮用水卫生标准 GB/T6682—1992 分析实验室用水规格和试验方法 GB7718—1994 食品标签通用标准 GB10343—1989 食用酒精 3 生产工艺流程设计 3.1工艺流程选择论证 3.2 工艺流程图

年产1000吨色氨酸发酵工厂的设计毕业论文

年产1000吨色氨酸发酵工厂的设计毕业论文 第一章绪论 色氨酸的分子式为:C11H12N2O2分子量为214.21,含氮13.72%,仅一氨基氮6.86%。色氨酸有三种光学异构体,L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状自色晶体,无臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25℃),溶于稀酸或稀碱,在碱液中较稳定,强酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。 色氨酸具有重要的生理作用。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育和新代谢起着重要的作用。被称为第二必需氨基酸。广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体从L-色氨酸出发可合成4 一羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。可预防和治疗糙皮病。同时具有消除精神紧、改善睡眠效果等功效。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸。用它强化食品和傲饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用。它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 1.1 设计项目概述 （1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计 （2）厂址：皖南地区 （3）重点车间：提取车间 （4）重点设备：发酵罐 （5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。 1.2 设计依据 （1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料； （2）我国现行的有关设计和安装设计的规与标准； （3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。 1.3 设计围 （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）； （2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定； （3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算； （4）全厂物料、能量衡算； （5）车间布置和说明； .专业.专注.

年产一万吨味精发酵工厂设计讲课教案

年产一万吨味精发酵工厂设计 摘要：味精是一种家常调味品，它采用面筋或淀粉用微生物发酵的方法制成。别名又叫：味素、味粉、谷氨酸钠。味精又称味素，是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。 一．设计的任务及主要设计内容 1.生产工艺阶段 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）.原料的预处理及淀粉水解糖的制备（2）.种子扩大培养及谷氨酸发酵（3）.谷氨酸的提取（4）.谷氨酸制取味精及味精成品加工 2.设计内容 主要设计内容包括（1）.工艺流程设计（2）.物料衡算（3）.设备的设计与选型（4）.车间布置设计及物料管道设计 二．工艺流程设计

三．物料衡算 1.计算指标 主要技术指标见下表 （1）主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80%。含水14% （2）二级种子培养基（g/L ）：水解糖50m ，糖蜜20，磷酸二铵钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆8，泡敌0.6，生物素0.02mg ，硫酸锰2mg/L ，硫酸亚铁2mg/L 。 （3）发酵初始培养基（g/L ）：水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾 0.8，磷酸0.2，生物素2μg ，泡敌1.0，接种量为8%。 2.物料衡算 首先计算生产1000Kg 纯度为100%的味精需耗用的原材料及其他物料量。 （1）设发酵初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为220kg/m 3，则发酵液量为： 31 6.55m 122% 99.8%95%60%2201000 v =????= （2）发酵液配置需水解糖量 以纯糖计算：)(1441220m 11kg V == （3）二级种液量）（312m 0.5248%v v ==

（4）二级种子培养液所需水解糖总量）（kg 26.250v m 22== （5）生产1000kg 味精需水解糖总量）（kg 1467.2m m m 21=+= （6）耗用淀粉原料量 理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为111kg ，故耗用淀粉量为： ） （淀粉kg 1529.9111% 108%80%1467.2 m =??= （7）液氨耗用量 发酵过程用液氨调pH 和补充氮源，耗用260-280kg ；此外，提取过程耗用160-170kg ，合计每吨味精消耗420-450kg 。 （8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量为：）（kg 10.4820v 2= 发酵培养基耗糖蜜量为：）（kg 26.24v 1= 合计耗糖蜜36.68kg （9）氯化钾耗量)(24.58.0m 1k cl kg v == （10）磷酸镁用量）（kg 0.5241.0V m 23== （11）硫酸镁用量）（）（kg 4.24v v 0.621=+ （12）消泡剂（泡敌）耗用量）（kg 6.551.0V 1= （13）玉米浆耗用量（8g/L ））（kg 4.198V m 24== （14）生物素耗用量）（g 0.02360.002V 0.02V m 125=+= （15）硫酸锰耗用量）（g 1.0480.002V m 26== （16）硫酸亚铁耗用量）（g 1.0480.002V m 27==

400ta土霉素生产车间发酵工段工艺设计要点

第一章绪论 1.1引言 目前，全世界的医药产品生产已有一半以上由生物技术合成，其中，抗生素、维生素、激素这三大类药物主要由微生物发酵生产。抗生素在世界范围内的应用十分广泛，从而有效地控制了许多传染疾病，同时也促进了发酵工业的发展。 1.1.1土霉素化学式及性状 土霉素(Terramycin)又称地霉素、氧四环素(Oxytetracycline)，化学名：(4s,4аR,5S,5аR,6S,12аS)-N-4-二甲胺基-1,4,4а,5,5а,6,11,12а-八氢,5, 6,10,12,12а-六羟基-6-甲基-1,11-二氧代并四苯-2-甲酰胺，是四环素类抗生素的一种，因结构上含有四并苯基的母核而得名。化学式如下： 本品为灰白色至黄色的结晶粉末，无臭，味苦，熔点是180℃，在空气中性质稳定，在日光下颜色变暗在碱性溶液中易破坏失效。土霉素的盐酸盐为黄色结晶，味苦，熔点190～194℃，有吸湿性，但水分和光线不影响其效价，在室温下长期保存不变质，不失效。盐酸盐易溶于水，溶于甲醇，微溶于无水乙醇，不溶于三氯甲烷和乙醚，在酸性条件下不稳定。添加到饲料中，在室温下保存四个月，效价下降4%～9%，制粒时效价下降5%～7%。 1.1.2作用机理 本品为广谱抑菌剂，能特异性地与细菌核糖体30S亚基的A位置结合，抑制肽链的增长和影响细菌蛋白质的合成，能抑制动物肠道内的有害微生物，激活大肠中有利于营养物质合成的微生物。可使动物肠壁变薄，更有利于营养物质的

吸收和利用，从而提高肠道吸收效率。许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体、阿米巴原虫和某些疟原虫也对本品敏感。肠球菌属对其耐药。其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽孢杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等对本品敏感。 1.1.3土霉素的应用 土霉素为四环类抗生素，生产工艺简单、生产成本较低，可作为生产其它新型抗生素的原料。 土霉素价格低廉，可以作为饲料添加剂用于养殖业。实践表明：土霉素用于饲料添加剂，可以改善饲料转化效率，促进畜禽生长，提高畜禽抗疾病能力。 土霉素对多数革兰氏阳性菌(如肺炎球菌，溶血性链球菌，草绿色链球菌以及部分葡萄糖球菌，炭疽杆菌)和革兰氏阴性菌(如大肠杆菌，产气杆菌，破伤风，肺炎杆菌，流感杆菌，百日咳杆菌等)均有抗菌作用。临床上主要用于肺炎、败血症、斑疹、伤寒了、淋巴肉芽肿、砂岩及其他细菌性感染等，对伤寒有效，也可用于阿米巴痢疾和阴道滴虫病患者。此外还能抑制立克次体和砂岩病毒及淋巴肉芽肿病毒。 作为抗生素，上世纪六七十年代时，土霉素曾在抗菌药市场上占重要地位，但伴随着其它多种高效抗生素的诞生与发展，土霉素市场快速走向衰落。目前，土霉素已经极少用于临床了。 1.1.4 土霉素的生产 土霉素通常由龟裂链丝菌(streptomyces rimosus)发酵得到，目前国内提取工艺一般以草酸(或部分盐酸替代草酸)作酸化剂调节发酵液pH值，利用黄血盐钠和硫酸锌作净化剂生成普鲁士蓝沉淀协同去除Fe3+及高分子杂质，再经122-2树脂脱色，调节pH至4.6晶得干燥到土霉素成品[1]。

35000吨味精工厂发酵车间设计资料讲解

35000吨味精工厂发酵车间设计

武汉轻工大学 《发酵(制药)工厂设计》课程计 说明书 设计题目：年产35000吨味精工厂发酵车间工艺设计 姓名 学号 10021 院 (系) 生物与制药工程学院 专业生物工程 指导教师陶兴无 2014 年 1月 10 日 35000吨味精工厂发酵车间工艺设计 xxx (武汉轻工大学生物与制药工程学院武汉430023)

摘要: 味精，学名“谷氨酸钠（C5H8NO4Na）”。谷氨酸是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产物。我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精”。味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品。本设计为年产味精厂35000吨味精工艺设计；以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产细菌进行碳代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸钠即味精为主体工艺，进行物料衡算、热量衡算、水衡算和设备选型计算，并绘制了发酵车间连续消毒工序流程图以及设备布置图。 关键词:味精，发酵车间，连消工序，工艺设计

Abstract: The design is an annual output of 40000 tons of monosodium glutamate for material balance calculation ， heat balance calculation， water balance calculation and the selection calculation of fermentor， process design; To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose， glutamic acid producing bacteria to use carbon metabolism， biosynthesis of glutamic acid ， glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main process， for material balance calculation ， heat balance calculation， water balance calculation and the selection calculation of fermentor， and mapped the structure of fermentation tank，fermentation process with control point map， the factory floor plan ，saccharification process map and the process map of extraction and purification . Key words: MSG， fermentation workshop， continuous disinfection processes，process design

发酵厂设计任务书

一．啤酒工厂设计 (重点为糖化，发酵车间) 基础数据：生产规模：50，000吨／年(或100，000吨／年) 产品规格：12度(或10度)淡色啤酒 生产天数：300天／年 原料配比：麦芽：大米=70：30 原料利用率：98％ 麦芽水分：6％；大米水分：12％ 无水麦芽浸出率78％；无水大米浸出率：90％ 啤酒损失率(对热麦汁)：冷却损失：7％； 发酵损失：1.5％；过滤损失：1.5％： 装瓶损失：2％；总损失：12％ 糖化次数：生产旺季(150天) 8次／天 生产淡季(150天) 4次／天 工艺指标：由具体指导老师下达。 设计内容：1．根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。 2．工艺计算：全厂的物料衡算；糖化车间的热量衡算(即蒸汽耗量的计算)；水用量的计算；发酵车间耗冷量计算。 3．糖化车间、发酵车间设备的选型计算：包括设备的容量，数量，主要的外形尺寸。 4．选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。 设计要求：1．根据以上设计内容，书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P．254车间初步设计说明书的编写要求书写)。 2．完成图纸两张(1号图纸)：全厂工艺流程图(初步设计阶段)，重点单体设备总装图。 二、酒精工厂设计 (重点为蒸煮糖化车间) 基础数据：生产规模：20，000吨／年（50，000吨／年） 产品规格：国标食用酒精 生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏 副产品：次级酒精(成品酒精的3％)杂醇油(成品酒精的O.6％) 原料：薯干(含淀粉68％，水分12％) 酶用量：高温一淀粉酶(20，000U／m1)：10 U／g原料 糖化酶(100，000U／m1)：150 U／g原料(糖化醪) 300 U／g原料(酒母醪) 硫酸铵用量：7kg／吨酒精 硫酸用量：5kg／吨酒精 蒸煮醪粉料加水比：1：2.5 发酵成熟醪酒精含量：11％(V) 酒母醪接种量：糖化醪的10％(V)

发酵工艺课程设计

发酵工艺课程设计 2013年12月5日 目录

1. 设计目的 (1) 2. 设计原理 (1) 2.1 国内乙醇生产工艺的发展概况 (1) 2.2 玉米秸秆和玉米淀粉混合原料的乙醇发酵的提出 (2) 3. 实验方法 (2) 3.1 实验材料 (2) 3.2 培养基 (2) 3.3 仪器 (2) 3.4菌株发酵及保藏 (3) 3.5混合原料发酵生产燃料乙醇 (3) 4. 实验预期结果 (4) 4.1玉米秸秆与玉米淀粉配比的确定 (4) 4.2 料液比的确定 (4) 4.3 硫酸浓度对玉米秸秆水解的确定 (4) 4.4 纤维素酶用量的确定 (5) 5. 燃料乙醇的工艺流程设计 (5) 5.1 流程概况 (5) 5.2 溶氧条件的控制 (6) 5.3 pH条件的控制 (6) 5.4 温度的控制 (6)

1. 设计目的 燃料乙醇是一种重要的生物质能源，由于其清洁、可再生等诸多优势受到了越来越多的关注，已经成为国内外能源领域的研究热点，并有望成为“后石油时代”中新能源的主力军。然而,燃料乙醇的产业化依然面临许多挑战。目前，工业生产燃料乙醇主要使用粮食淀粉（玉米、小麦等）、甘蔗以及其它富含糖类的原料，处于“与人争粮”的窘境之中,从长远角度来看难以实现可持续的发展。在备选的生产原料中，木质纤维素不但来源广泛，而且其生产燃料乙醇的过程本身可有效地缓解环境污染，从而倍受全球能源研究领域的关注。在我国，玉米秸秆纤维素原料的来源非常丰富，通过纤维素酶催化生产燃料乙醇的研究具有广阔的应用前景。本文设计针对目前木质纤维素生产燃料乙醇过程中存在的生产成本过高以及纤维素原料到燃料乙醇的转化率较低等问题，对玉米秸秆生产燃料乙醇的工艺流程进行选择优化，在利用玉米秸秆生产燃料乙醇的同时，充分考虑其它副产物资源的利用，并对此生产过程进行了技术经济分析；此后，在原料成分分析的基础上，进一步探讨了木质纤维素原料玉米秸秆及玉米芯与玉米淀粉混合作为原料的新型发酵工艺，并分别对其进行了初步的实验优化和技术经济分析，以期为木质纤维素燃料乙醇工艺提供科学指导与技术支撑。 2. 设计原理 2.1 国内乙醇生产工艺的发展概况 目前，木质纤维素类生产燃料乙醇的步骤主要包括原料预处理、纤维素水解、乙醇的发酵及分离等单元操作，木质纤维素预处理方法主要包括物理法、化学法、生物法和综合法等。其中使用稀酸进行化学水解是研究最多且使用最为广泛的方法之一，在经济和技术上都有较好的可行性。以淀粉和纤维素为原料生产燃料乙醇的工艺存在一定的区别，在前者工艺中，淀粉原料经粉碎、蒸煮、液化、糖化，再发酵、蒸馏、精馏、脱水，制得无水乙醇，木质纤维素乙醇的生产主要包括原材料的预处理、酶法糖化、发酵和乙醇的分离纯化等工艺过程。如果能将这两种原料混合使用，如玉米秸秆经预处理酶解后再加入些玉米淀粉糖浆，这样就能节省淀粉质原料前处理过程中外加的水，提高纤维素原料的糖浓度，继而提高发酵液中乙醇浓度，降低蒸馏的能耗。 种玉米播种，灌溉施肥，除收获玉米杆 运输

生物工厂工艺设计题库含答案

复习资料 1、简述酒精生产过程对淀粉原料进行糖化时的主要设备及作用。（1）主要设备：糖化工段主要设备由真空冷却气液分离器、真空泵、连续糖化罐及螺旋板式换热器。 （2）作用：①真空冷却气液分离器：蒸煮醪自接近常压的气液分离器出来经过减压阀，醪液产生大量的蒸汽，温度骤降，汽醪混合液流体以极高速度进入真空冷却气液分离器，醪液温度降至与容器真空度相对应的温度。因此气液分离器的设计主要是保证汽醪分离，输送曲液（糖化醪液稀释水）到喷射-蒸汽的湍流中是依靠发生引射的混合效果，使曲液与蒸煮醪充分接触。醪液冷却下来连续的流入糖化醪内。 ②真空泵：维持真空冷却气液分离器真空环境。 ③连续糖化罐：将已糖化醪或曲乳（液）混合，维持一定的发酵温度（60℃、30～45）,保持流动状态，淀粉在酶的作用下变成可发酵性糖。 ④螺旋板式换热器：螺旋板式换热器用于后冷却。 2、简述可行性研究的任务、意义和主要内容。 （1）任务：根据三级经济规划(包括国家、地区与行业的)要求，或根据市场经济的要求，对拟建(扩、改建)工程项目的技术性、经济性和工程实施性，进行全面调查、预测、分析和论证，做出是否合理可行的科学评价，最后写出可行性研究报告，为国家主管部门对项目做出决策提供可靠依据。

（2）意义：可行性研究实质是对投建的工程项目，进行全面的技术经济分析，从而避免和减少建设项目决策的失误，提高建设投资的综合效益，是决定项目投资命运的关键。如果没有可行性研究，或者有研究但不深入、分析预测不准确、经济评价不科学，都会对项目的投资与投产带来难以弥补的经济损失。 （3）主要内容：1、总论（项目背景，研究工作依据和范围） 2、根据经济预测、市场预测确定项目建设的规模和产品方案 3、资源、原材料、动力、运输、供水等配套条件及公用设施的落实情况 4、建厂条件、厂址选择方案及总图布置方案 5、工艺技术、主要设备选型、建设标准及相应的技术经济指标 6、主要单项项目、公用辅助设备、总体布置方案和土建工程量估计 7、环境保护、安全生产、劳动卫生、消防、等要求和采取的相 应措施方案 8、企业组织、劳动定员和人员培训设想 9、建设工期和实施进度 10、投资估算和资金筹措 11、经济效益和社会效益评价 12、结论

生物工程发酵工厂设计概论

生物工程工厂设计概论（考试题） 一、名字解释 柱网：柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交，在平面上排列所构成的网格线，称为柱网 柱距：柱距是由横向定位轴线间的尺寸表示的 跨度：跨度是由纵向定位轴线间的尺寸表示的，跨度在18m和18m以下时，应采用3m的倍数，跨度在18m以上时，应采用6m的倍数。设备布置图：设备布置图是用来表示设备与建筑物、设备与设备之间的相对位置，并能直接指导设备的安装的重要技术文件。 相对标高：相对标高是把室内首层地面高度为相对标高的零点，用于建筑物施工图的标高标注。 GMP：药品生产管理规范，是药品生产质量管理的基本准则，适用于药品制剂生产的全过程和原料药生产中影响成品质量的关键工序。公称直径：管子的公称直径是指管子的名义直径，即不是管子内径，也不是它的外径，而是与管子的外径相近又小于外径的一个数值。公称压力：通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力。 清洁生产：是实现可持续发展战略的需要，它彻底改变了过去被动的、滞后的污染控制手段，从根本上扬弃了末端治理的弊端，强调在污染产生之前就予以削减，即在产品及其生产过程并在服务中减少污染物的产生和对环境的不利影响。 二、填空题 1、生物工程工厂生产车间一般由、、等部分组成。 2、厂房的框架结构是由和组成。 3、生物制药的车间布置设计必须达到对洁净厂房的要求。

4、空气洁净的含义，其一是指，其二是指。 5、生物工程工厂建筑物按厂房的层数分类，可分为，和厂房三类，主要由生产工艺特点和工艺设备布置要求所决定。 6、生物工程工厂厂房外形一般有、、、和型等数种。 7、生物工程工厂常用的管材有、、、。 8、管道布置设计的主要依据是带控制点的、、、等。 9、按锅炉燃用的燃料可分为：、和。 三、简答题 1、车间布置设计的任务 （1）确定车间火灾危险类别、爆炸和火灾危险性场所等级、GMP洁净度等级、卫生等级等 （2）确定车间的结型式及主要尺寸，并对生产区、辅助区、行政生活区位置进行布局； （3）确定车间所有设备在车间建筑平面和空间的相对位置。 2、车间布置设计的内容 （1）厂房整体布置和轮廓设计 厂房边墙的轮廓、车间建筑的轮廓、跨度、柱距等；门窗楼梯的位置；吊装孔、预留孔、地坑等位置尺寸；标高 （2）设备的排列和布置 设备外形的几何轮廓；设备的定位尺寸；操作台位置及标高

发酵设计大全10页word文档

http://docin/p-84516378.html 年产17吨青霉素发酵车间工艺设计 第一部分青霉素的发酵工艺 1．菌种 最早发现产生青霉素的原始菌种得英国科学家茀莱明分离的点青霉，合成能力低下，沉没培养时只能产生2U/mL，远远不能满足工业生产的要求。后来找到另一种生产能力较强且适合液体深层培养的产黄青霉菌种，并再经X射线、紫外线诱变处理，得到生产能力较高的菌种，生产能力可达1000一1500U/mL。顾名思义，产黄青霉容易产生大量的黄色素，且分离时不易除去，故再将此菌进一步诱变处理，使其产生黄色素的能力丧失后，才成为世界通用的生产菌种。现代分子生物学方法的发展，为青霉素菌种的改进提供了新的契机，结合基因工程技术和发酵工艺的改进，使当今世界青霉素工业发酵水平已达85000U/mL以上。 国内大多数生产厂都采用绿孢子丝状菌。细胞生长发育分为6期：Ⅰ－Ⅲ长菌丝为主；Ⅲ－Ⅴ合成产物为主；Ⅵ放罐。 青霉素生产中，菌种是活的灵魂，对菌种的保藏至关重要。国内生产厂家一般在真空干燥状态下保存其分生孢子。也可用甘油或乳糖溶液作悬浮剂，在一70℃冰箱或液氮中保存孢子悬浮液或营养菌丝体。由于分生孢子在保存过程中较营养菌丝体更易变异，故保存营养菌丝是青霉素生产菌种保存的首选。 2．青霉素发酵工艺流程、工艺要点及过程控制 （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25°C，孢 子培养，7天）——大米孢子（26°C，种子培养56h,1:1.5vvm） ——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二 级种子培养液（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。

生物工程工厂设计

生物工程工厂设计概论复习思考题 1、项目建议书与可研报告一般应分别包括哪些内容？ 项目建议书的内容:1、项目名称2、项目建设的必要性与依据3、产品方案、市场预测、拟建规模与建设地点的初步设想;4、资源情况、建设条件、协作关系与技术、设备可能的引进国别、厂商的初步分析;5、环境保护;6、投资估算与资金筹措设想,包括偿还贷款能力的大体预算;7、项目实施规划设想;8、工厂组织与劳动定员估算;9、经济效果与社会效益的初步估算。 可行性研究报告的内容:1、总论2、市场需求预测与建设规模3、原材料、燃料及资源情况4、建厂条件与厂址方案5、设计方案6、环境保护调查环境情况,预测项目对环境的影响,提出环境保护与三废治理的初步方案7、企业组织、劳动定员与人员培训8、投资估算与资金筹措 2、初步设计可以分为哪三种情况？初步设计阶段包括哪些内容？ 按工程规模的大小、工程的重要性、技术的复杂性、设计条件的成熟度及设计水平的高低分为三阶段设计、两阶段设计、一阶段设计三种情况。 主要内容有:1、设计文件(1)、设计依据及设计范围(2)、设计的指导思想、建设规模与产品方案(3)、生产方法及工艺流程的比较、选择与阐述(4)、主要生产技术经济指标与生产定额(5)、主要设备的选型及计算(6)、车间布置的说明(7)、存在的问题及解决问题的建议2、设计图纸(1)、生产流程图(2)、车间设备布置图(3)全厂总平面布置图(4)、主要生产设备与电动机一览表(5)、主要材料估算表等。 3、厂址选择的重要性。厂址选择应当考虑哪些因素？ 厂址选择正确与否,不仅关系到建厂过程中能否以最省的投资费用,按质按量按期完成工厂设计中所提出的各项指标,而且对投产后的长期生产、技术管理与发展远景,都有着很大的影响,并同国家地区的工业布局与城市规划有着密切的关系。因此,厂址选择就是百年大计问题,至关重要。 厂址选择的概念包括地点选择与场地选择两个层次。地点选择就是对所建厂在某地区内的方位(即地理坐标)及其所处的自然环境状况,进行勘测调查,对比分析。场地选择就是对所建厂在某地点处的面积大小、场地外形及其潜在的技术经济性,进行周密的调查、预测、对比分析,作为确定厂址的依据。 (1)、厂址位置要符合城市规划与微生物发酵工厂对环境的特殊要求(2)、厂址要接近原料、燃料基地与产品销售市场,还要接近水源与电源(3)、具有良好的交通运输条件(4)、场地有效利用系数高,并有远景规划的总体布局(5)、有一定的基建施工条件与投产后的协作条件(6)、厂址选择要有利于“三废”处理,保证环境卫生。 4、厂址选择工作一般分为准备工作、现场勘查与编写报告三个阶段,请简单介绍这三个阶段分别应当做些什么工作？ 准备工作阶段:1、组织准备:由主管建厂的国家部门组织建设、设计、勘测等单位有关人员组成选厂工作组。2、技术准备:选厂工作人员在深入了解设计任务书内容与上级机关对建设的指示精神的基础上,拟订选厂工作计划,编制选厂各项指标及收集厂址资料提纲,包括厂区自然条件、技术经济条件的资料提纲。 现场勘查工作阶段:1、选厂工作组向厂址地区有关领导机关说明选厂工作计划。要求给予支持与协助,听取地区领导介绍厂址地区的政治、经济概况及可能作为几个厂点的具体情况。 2、进行踏测与勘探,摸清厂址厂区的地形、地势、地质、水文、场地外形与面积等自然条件,绘制草测图等。同时摸清厂址环境情况、动力资源、交通运输、给排水、可供利用的公用、生活设施等技术经济条件,以使厂址条件具体落实。

发酵工厂设计

发酵工厂中空气净化工艺的合理选择 无菌空气是通气发酵过程中的关键流体。它用于细菌的培养、发酵液的搅拌、液体的输送以及通气发酵罐的排气。在通气发酵过程中,空气系统的染菌一直被列为发酵生产的第一污染源。据报道,由于空气系统纰漏而导致发酵染菌,在总染菌数中比率高达19.96%,而我国的生产现状还远远高出这一数据。为了防止压缩空气染菌给发酵液造成污染,进入发酵罐的空气必须达到(0.5μm)100级净化标准,即每立方英尺空气中含有≥0.5μm的微粒数应≤100个。目前,空气净化的主要方法是通过介质过滤达到除菌目的。为了保证过滤后的空气达到净化标准,过滤前的空气要进行降温、除水、除油、减湿的预处理。据文献记载,只有当压缩空气的相对湿度φ≤60%,高效过滤器内的过滤介质保持干燥时,空气通过高效过滤方能达到过滤的期望值。因此,发酵空气净化实际上包括两部分:一是空气的预处理;二是选择性能优良的过滤介质和过滤设备。怎样使科学合理、经济实用的工艺与完善的工程设计有机地结合,使空气系统在优化条件下运行,是发酵行业工程设计者不懈努力的目标。 1 发酵工厂常用的空气预处理路线 1.1 标准路线(流程1) 该流程系80年代初由华东化工学院等单位提出。其工艺成熟,操作方便,适应各种气候条件,不受大气的绝对湿含量和相对湿度的影响。 随着科学技术的进步,传统理论和处理方法不断完善,特别是近年来空压机的技术有了突飞 猛进的发展。由于空压机选型不同,空气预处理的流程也不同。传统的活塞式机型容量小,规模生产时需要多台组合,且要用空气贮罐来消除排气产生的脉冲。目前发酵工厂多选用出气稳定、容量大的涡轮式或螺杆式机型,不必设置空气贮罐。改进后的流程增加丝网除沫器,加强了除雾滴能力。 1.2 混合型路线(流程2) 此流程适用于中等湿含量的地区,其特点是将部分来自空压机的热空气不经冷却,而直接 与大部分经降温除水的冷空气混合进入过滤器,可省去加热器;气体进过滤器的控制指标与 流程1相同;流程比较简单,冷却水用量相对节省。流程控制的关键是:空气的冷却温度和空气分配比的关系会随采风口所吸取空气的参数而变化。 该流程的特点是经降温除水的冷空气进换热器与来自空压机的热空气进行热交换,将冷空气温度提至30~35℃后去过滤器过滤,省去加热蒸汽;热空气经换热后降低了进冷却器的温度,节省了冷却水用量。其不足是空气的传热系数小,传热面积需要很大。 1.4 热空气路线(流程4)

发酵工厂设计概论

现代生物制药工厂设计理念 姓名：许忠福学号：201011805125 班级：生工101班 1、我国生物制药工厂发展概况 新中国成立后，制药工业取得了有目共睹的巨大成绩，1980年全国制药工厂共有800家，到1996年增至8000多家，2004年通过GMP达标的制约工厂有5000多家。尤其是生物制药异军突起，发展迅速。1953年青霉素在上海第三制药厂正式投产，1958年中国最大的抗生素生产厂华北制药厂建成，随后全国各地陆续建成一批抗生素生产厂，主要品种都能生产，不仅能满足国内需求，还能实现出口创汇。改革开放后，各地又建设了一批高新生物制药工厂，开发生产重组乙肝疫苗、痢疾疫苗、甲肝疫苗、狂犬疫苗、干扰素、重组人生长激素、促红细胞生成素、白细胞介素—2、各种诊断试剂等产品。 我国生物制药企业可分为如下三大类型： 1.1 中小型生化制药企业 在20世纪50--60年代逐步建成和发展起来，主要生产脏器制品和生化药物，如从猪胰脏中生产胰酶和胰岛索，从猪脑垂体中生产后叶针、缩宫素和加压素等。到20世纪80年代以后，随着生物分离工程技术的发展与应用，这类企业逐步壮大、整合、发展成为现代生化制药企业，如生产肝素钠和各种治疗酶的常州干红生化制药公司、生产胰岛素及其制剂的徐州万邦生化制药厂和生产玻璃酸钠及其制剂的山东正大福瑞达制药有限公司。 1.2 大型微生物制药企业 应用发醉工程和晦工程技术生产抗生素、有机酸、维生素和氨基酸类药物，如生产青霉素v甲、7—氨基—3—去乙酰氧基头孢烷酸(7—ADCA)和万古霉素等的华北抗生素制药厂，生产7—氨基头抱烷酸(7—ACA)、辛伐他汀和美伐他汀的浙江海正药业，生产大观霉素和头孢地嗪的山东鲁抗制药，以及中国维生素产业“四大家族”：东北制药总厂、江苏江山制药、维尔康药业和维生药业。氦基酸工业年生产能力已达20多万吨．其生产企业近百家，如湖北八峰氨基酸公司、浙江亚美生物化工股份有限公司、南昌化工(集团)有限责任公司和安徽科苑股份有限公司等。 1.3 现代生物工程制药企业 国内目前至少有3000多家单位从事生物工程研究，有200余家现代生物医药企业，50多家生物工程技术开发公司，已上市近30种生物技术药物，主要有基因工程药物、疫苗和单克隆抗体，并开始步人自主创新研发阶段。企业格局正向群落化、集约化转变，形成生物谷、生物城、生物岛等新模式。这类较大型的生产企业有长春生物制品研究所、成都科奥生物工程有限公司、上海生物制品研究所、沈阳三生制药股份有限公司、海南新大洲药业有限公司、长春长生基因药业股份有限公司、安微安科生物工程有限公司、深圳海王药业有限公司、珠海丽珠医药集团股份有限公司、北京四环生物制药有限公司等。 2、现代生物制药工厂设计理念 生物制药工厂工艺设计是指工艺工程师在一定工程目标的指导下，根据对拟建工程的要求，采用科学方法统筹规划，制定方案，对生物制药工厂进行扩建与技术改造时，从事的一种创造性工作。生物制药工厂工艺设计，不仅要具有一般制药工厂工艺设计知识．如生产工艺流程设

年产10万吨酒精发酵车间设计01

年产10万吨酒精发酵车间设计01

摘要 酒精在我国酿酒行业、化工行业等，都发挥着重要作用。食用酒精作为硬饮料中不可缺少的添加成分，它的品质越来越受到人们的重视，特别是我国做为世界白酒消费大国，食用酒精品质的好坏，就显得更重要了。 本设计是对年产10万吨酒精工厂发酵车间工艺设计。主要包括酒精生产的工艺流程设计、工艺计算、全厂物料衡算（工艺技术指标及基础数据）、各个工段物料和热量衡算（蒸煮工段、糖化冷却工段、发酵工段、蒸馏工段以及酒精生产过程中的供水供气衡算）、设备的设计与选型（包括发酵罐、预发酵罐、酒精捕集器、酒母培养罐，泵），厂房的整体布置和轮廓设计、发酵车间的布置设计。绘制酒精生产工艺流程图、发酵车间带控制点工艺流程图和发酵车间平面、立面布置图。 关键词：酒精；工艺；设计；设备

目录 摘要 ............................................................... I 目录 .............................................................. II 前言 .............................................................. VI 第1章全厂工艺论证. (1) 1.1 生产原料：木薯（淀粉质原料） (1) 1.1.1木薯的主要成分 (1) 1.1.2木薯作为酒精原料的特点 (1) 1.1.3生产过程中的木薯干相关工艺参数 (2) 1.2 原料的预处理 (2) 1.2.1原料的除杂 (2) 1.2.2原料的粉碎和输送 (2) 1.3 原料蒸煮工艺 (4) 1.3.1蒸煮目的 (4) 1.3.2粉浆的预煮 (4) 1.3.3间歇蒸煮与连续蒸煮工艺相比较其优缺点 (4) 1.4 糖化工艺 (5) 1.4.1糖化的目的 (6) 1.4.2糖化工艺 (6) 1.4.3测定糖化醪质量的方法 (6) 1.5 糖化醪的发酵 (8) 1.5.1糖化醪发酵目的 (8)

年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书

年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计 说明书 1 2020年4月19日

年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书 引言 味精是人们熟悉的鲜味剂,是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20),具有旋光性,有D—型和L—型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%),现已成为人们普遍采用的鲜味剂,其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月,联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议,宣布取消对味精的食用限量,再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的,自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后,发酵法生产迅速发展,当前世界各国均以此法进行生产。 谷氨酸发酵是通气发酵,也是中国当前通气发酵产业中,生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。该生产工艺和设备具有很强的典型性,本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简 2 2020年4月19日

要介绍,以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。 设计内容为,了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程,根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程,并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后,画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。 整个设计内容大致分成三部分,第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择;第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型;第三部分是工艺流程和平面布置图。 由于我的水平有限,加之对先进设计的了解甚少,设计中有好多不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。 1 味精生产工艺 1.1 味精生产工艺概述 3 2020年4月19日

发酵工厂设计终极版

目录第一章前言 1.1设计目的 1.2设计意义 第二章选址 2.1厂址选择原则 2.2厂址选择具体条件 2.3选择厂址 第三章厂区规划 3.1全厂总平面设计 3.2车间内发酵设备的布置 3.3车间内蒸馏设备布置 第四章工艺计算 第五章设备选型 第六章环保工程 6.1 废物总类 6.2 废物利用 6.3废气处理 6.4废水和废渣处理

第七章技术经济分析7.1 项目概算 7.2总投资估算

正文 第一章前言 1.2设计意义： 随着经济的发展，究竟这种重要的工业原料被广泛用于化工、塑料、橡胶、农药、化妆品及军工等工业部门。且石油资源趋于缺乏、全球环境污染的日益加剧，各国纷纷开始开发新型能源。燃料乙醇是目前为止最理想的石油替代能源，它的生产方法以发酵为主。菌种的优劣对发酵效果的影响非常大，能够筛选出具有优良性状的菌株及对菌株进行改良，对于降低生产成本，乃至实现酒精的大规模工业化生产，解决能源危机都有着重大意义。 在我国石油年消费以13%的速度增长，2004年进口原油量超过1亿吨，是世界第二大的石油进口国。我国燃料乙醇起步虽然较晚，但发展迅速，以成为继巴西美国之后世界第三大燃料乙醇生产国。2001年4月，原国家计委发布了中国实施车用汽油添加燃料乙醇的相关办法，同时国家质量技术监督局颁布了“变性燃料乙醇”和“车用燃料乙醇汽油”2个国家标准。作为试点，国家耗资50余亿元建立4个以消化“陈化粮”为主要目标的燃料乙醇生产企业。2006年，我国燃料乙醇生产能力达到102万t，已实现年混配1020万t燃料乙醇汽油的能力。2002年车用汽油消耗量占汽油产量的87.9%，如果按10%比例添加生产燃料酒精换算，需要燃料酒精381万吨，而全年酒精总产量仅为20.7万吨，如果在不久将来，能用燃料酒精替代500万吨等量的汽油，就可以为我国节省外汇15亿美元。在目前中国人均石油开采储量仅为2.6吨的低水平条件下，开发新能源成为社会发展，推动经济增长的动力，燃料酒精作为国家战略部署的新型能源之一，在我国具有广阔的市场前景。 第二章选址

最新《发酵工艺技术》教案

一、《发酵工艺》教学内容 （一）目的和任务 1．教学的目的 学生在学习了解有关发酵工艺基础知识及基本技能的基础上，能按不同种类的发酵食品相应的国家标准进行工艺技术与配方设计，并能合理组织生产，进行有效的食品安全、卫生与质量控制。 2．教学的要求 1）标准的校内小型生产型实训室，面积2000㎡，并配备完整的配套设施设备（其中，包括：葡萄酒生产成套设备、啤酒生产成套设备、酱油生产成套设备、食醋生产成套设备、酱腌菜生产成套设备、酸奶发酵成套设备等）。 2）完整校外实训基地。 3）配备一名实训指导教师。 4）相关教学软件、影像及图片资料。 5）铅笔、彩色染料笔、图画纸、坐标纸等 （二）实训所需设备设施及实验地点 1、校内生产型实训环境 标准的校内小型生产型实训室，面积2000㎡，并配备完整的配套设施设备（其中，包括：葡萄酒生产成套设备、啤酒生产成套设备、酱油生产成套设备、食醋生产成套设备、酱腌菜生产成套设备、酸奶发酵成套设备等）。 生产设备先进，配套良好，使用效率高，效果好。 2、校外实训基地： 千禾食品有限公司、苏东坡酒业有限公司、吉香居食品有限公司、蒙牛乳业眉山公司等。

（三）教学项目及学时分配 1 2 （四）考核方式及成绩评定 1、考核实行过程考核和结果考核相结合。其中过程考核占60%，包括平时表现和任务考核；结果考核占40%，主要是期末综合技能考核。 （五）教材及参考资料 1席会平，石明生．《发酵食品工艺学》． 3.无锡轻工业学院编写：调味品酿造加工技术 二、附录

（一）《发酵工艺》理论教学教案 1、《发酵工艺概论》

2、《白酒生产工艺》

【完整】年产1000吨色氨酸发酵工厂设计实现可行性方案

年产1000吨色氨酸发酵工厂设计可行性方案

第一章绪论 色氨酸的分子式为:C11H12N2O2分子量为214.21,含氮13.72%,仅一氨基氮6.86%。色氨酸有三种光学异构体,L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状自色晶体,无臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25℃),溶于稀酸或稀碱,在碱液中较稳定,强酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。 色氨酸具有重要的生理作用。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育和新陈代谢起着重要的作用。被称为第二必需氨基酸。广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体内从L-色氨酸出发可合成4 一羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。可预防和治疗糙皮病。同时具有消除精神紧张、改善睡眠效果等功效。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸。用它强化食品和傲饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用。它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 1.1 设计项目概述 （1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计 （2）厂址：皖南地区 （3）重点车间：提取车间 （4）重点设备：发酵罐 （5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。 1.2 设计依据

（1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料； （2）我国现行的有关设计和安装设计的规范与标准； （3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。 1.3 设计范围 （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）； （2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定； （3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算； （4）全厂物料、能量衡算； （5）车间布置和说明； （6）重点设备的选型和计算； （7）对生产、环境保护提出可行方案。 1.4工厂设计原则[7] （1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。首先要做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，回收期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。设计的安全性和可靠性是工程项目设计工作的第一要务，是设计人员进行生物工程项目设计的根本出发点和落脚点。 （2）设计工作必须认真进行调查研究。需大量查阅文献，搜集设计的技术基础资料并进行分析，从实际出发。 （3）要解放思想，突出创新，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性，环境保护上有可行性。